Принцип расчета приземных концентраций вредных веществ

Основным документом, регламентирующим расчёты рассеивания выбросов предприятий и определения приземных концентраций вредных веществ, является "Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86".

В основу методики положены следующие основные условия:

1.Для определения загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами вредных веществ рассчитывают максимальную концентрацию по каждому веществу и для всех источников в расчётной точке (на промышленной площадке или в жилом районе), которая соответствует наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям (скорость ветра имеет опасное значение и наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен).

2.Наибольшая допустимая концентрация каждого вредного вещества в расчётной точке С (мг/м ) определяется:

в расчётной точке на промышленной площадке в местах организованного и неорганизованного воздухозабора системами вентиляции по формуле

С <0,3ПДК_рз,

где ПДКр₃ - предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³ (табл. 2.1); в населённых пунктах по формуле

С <ПДК_НМ,

где ПДК_НМ - предельно допустимая концентрация вредного вещества в атмосфере населённых мест, мг/м (табл. 2.1);

на территории охранных зон с повышенными требованиями к охране атмосферы (курорты, санатории и т.п.) по формуле

С<0.8ПДК_НМ,

Для веществ с установленной ПДК_мр и ПДК_СС в качестве ПДК_нм принимается значение ПДК_мр для населённых мест.

Если для вредного вещества установлена только С_сс, то в качестве С принимается значение концентрации С, удовлетворяющей условию

0.1С<ПДК_СС.

При наличии в атмосфере вредных веществ однонаправленного действия (см. раздел 2.1) их безразмерная концентрация (q) не должна превышать 1, т.е.

где С₁, С₂, ... , С_n - расчётные концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же расчётной точке; ПДК₁, ПДК₂, ... , ПДК_n - соответствующие предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населённых мест.

3.Расчётами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20-30- минутному интервалу осреднения. Значения приземных концентраций, рассчитанные по приведённым ниже методам, относятся к установившимся условиям распространения примесей над ровной или слабопересечённой местностью от стационарных источников.

4.Приземная концентрация в расчётной точке при наличии нескольких источников определяется как сумма концентраций по каждому веществу от отдельных источников.

Расчёт загрязнения атмосферы выбросами одиночного точечного источника

Нижеприведённая методика расчёта приземных концентраций отвечает случаю выбросов из источников без учёта влияния застройки на рассеивание вредных веществ в атмосфере.

Необходимые расчёты с учётом перегрева газовоздушной смеси, выходящей из устья источника выброса, выполняются следующим образом.

А. Нагретые выбросы

1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым, прямоугольным или квадратным устьем на расстоянии Х_м (м) от источника определяется по формуле

где А - коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредностей; М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m, n -коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние местности на рассеивание; Н - высота источника выброса, м; V₁ -расход газовоздушной смеси через устье источника выброса, м³/с; ΔT -разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего воздуха, °С.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

а) 250 - для районов Средней Азии южнее 40° с.ш., Бурятии и Читинской области;

б) 200 - для Европейской территории: для районов южнее 50° с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа; для Азиатской территории: для Дальнего Востока и остальной территории Сибири;

в) 180 - для Европейской территории и Урала от 50 до 52° с.ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов;

г) 160 - для Европейской территории и Урала севернее 52 с.ш. (за исключением Центра ETC);

д) 140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Примечание. Для других территорий значения коэффициента А должны приниматься соответствующими значениям коэффициента А для районов РФ со сходными климатическими условиями турбулентного обмена.

Значения мощности выброса М (г/с) принимают в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами, проектными данными или определяют расчётом по формуле

M=C₁V₁

где С₁ - концентрация вредного вещества в газовоздушной смеси, г/м ; V₁- расход газовоздушной смеси, м /с.

Расчёт значений М (г/с) может производиться при выполнении практических работ в соответствии с требованиями методик раздела 1.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых равна нулю)- 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п. а) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2.5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3. Высота источника выброса Н (м) принимается равной фактической

или проектной высоте, а для наземных источников при расчёте -2м.

Расход газовоздушной смеси V₁ принимается по данным фактических замеров или в соответствии с действующими для данного производства нормативами, а в случае необходимости использования промежуточных параметров рассчитывается по формулам

для источников выбросов с круглым устьем

для источников выбросов с прямоугольным устьем

где D - диаметр устья источника выброса, м ; w₀ - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; Dэ=2lb/l+b - эквивалентный диаметр устья, м; l, b- соответственно длина и ширина устья, м; V_1э- эквивалентный расход газовоздушной смеси через устье, м³/с.

Для источников с квадратным устьем (l=в) значение D₃ = l(в).

Величина ΔT принимается по значениям температуры окружающего атмосферного воздуха (Т_в ,°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха самого жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, и температуры газовоздушной смеси (Т_г °С), принимаемой в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами.

Расчетные значения температур наружного воздуха для ряда населенных мест приведены ниже:

	Летняя	Зимняя
Алапаевск	23,3	-22
Барнаул	26,3	-18
Белгород	25,1	-20
Волгоград	30,6	-13
Горький	23,1	-16
Гурьев	31,5	-12
Кемерово	24,5	-24
Комсомольск-на-Амуре	24,9	-27
Красноярск	24,7	-23
Ленинград	22,1	-11
Липецк	25,9	-15
Магнитогорск	24,7	-22
Москва	23,7	-15
Нижний Тагил	22,2	-21
Новосибирск	24,6	-24
Орел	24,8	-13
Свердловск	22,9	-20
Свободный	26,6	-31
Таганрог	28,7	-9
Тайшет	25,0	-25
Тула	24,2	-14
Челябинск	23,6	-21
Череповец	22,5	-16
Якутск	25,2	-45

Порядок выполнения работы

1.Внимательно изучите основные теоретические положения и методику выполнения расчета.

2.. Получите задание и исходные данные для выполнения расчетов.

3. Ознакомтесь с методикой расчета максимальной приземной концентрации вредных веществ при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника выброса с круглым устьем.

4. Рассчитать максимальную приземную концентрацию вредного вещества, опасную скорость ветра и расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеоусловиях имеет максимальное значение.

5.Рассчитать значение приземной концентрации вредного вещества при опасной скорости по оси факела выброса на расстояниях 5Н, 10Н, 20Н, ЗОН, ЗОН (где Н - высота источника выброса в м). Расчет выполняется для одного из вредных веществ выброса.

6. На основании расчетных данных построить график распределения концентрации вредного вещества по оси факела в координатах С (мг/м³), X (м).

7. Отчет должен содержать выводы о минимальных и максимальных расчетных значений концентраций вредных веществ и соответствующих им расстояний.